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《化学1(必修)》教材引导学生形成化学观念
作者:杨梓生    文章来源:《化学教育》    点击数:    更新时间:2009-11-24

 

科学观念是科学认识和实践的思维和基石,是组成科学素质的最高层次要素。所以,科学教育中,让学生在一定程度上形成正确的科学观念至关重要。为此,《普通高中化学课程标准(实验稿)(以下简称《课程标准》)在“课程目标”中明确提出:高中化学教学要让学生了解化学科学发展的主要线索,理解基本的化学概念和原理,认识化学现象的本质,理解化学变化的基本规律,形成有关化学学科的基本观念。

所谓化学基本观念,不是具体的化学知识,也不是化学知识的简单组合,它是学生通过化学学习后在头脑中留存、在考察相关的化学问题时所具有的基本的概括性认识。化学观念具有重要的认知迁移价值,对人的终身发展具有重要作用。在九年制义务教育化学课程初步涉及“元素观”、“微粒观”、“化学反应与能量”、“物质分类”等基本化学观念的基础上,高中化学必修教材通过精选有关核心知识和具体知识、设计多种多样的探究活动,引导学生进一步丰富和发展“元素观”、“分类观”、“转化观”、“微粒观”、“化学反应与能量”、“物质结构与性质”、“化学反应的限度”等化学基本观念。

化学基本观念是建立在一系列具体化学知识和概念之上的,而且需要一个循序渐进的学习过程才能形成。作为教与学不可或缺的重要载体——教科书,在开发和编制过程中,必须准确把握《课程标准》的要求,认真思考选择哪些材料、如何组织素材、开展哪些活动等,从而有助于学生形成化学基本观念。下面以山东科技版的《普通高中课程标准实验教科书· 化学1(必修)(下面简称《化学1)为例,谈谈化学教材编制者是如何通过精心组织编排从而促进学习者形成“元素观”、“分类观”和“转化观”等核心化学观念的。

1 重视以化学基本观念为线索组织学习内容

《化学1》很好地根据《课程标准》的要求,重视以化学基本观念为线索组织教学内容,将化学基本观念与具体知识内容有机结合,渗透在教材内容的学习之中。这种编写思路具体体现在以下几个方面:

(1) 根据目录可知,该教材第234章分别以元素为线索,将“元素与物质世界”、“自然界中的元素”以及“元素与材料世界”整合在一起,体现了用“元素观”为线索组织、整合学习内容。

(2)在“元素与物质世界”章节中,介绍了物质分类的方法,并从多种分类的角度来认识物质世界。根据组成物质元素的种类和数目的多少,将物质分为单质、氧化物、酸、碱和盐等(1);根据分散系中分散质微粒半径大小,将分散系分为溶液、胶体及浊液等(1);根据物质在水溶液或熔融状态下的行为(是否电离)及存在形态(是以离子还是分子的形式存在)将物质分为电解质与非电解质(2);根据反应物在反应过程中得失电子情况将物质分为氧化剂和还原剂(3),体现了用“分类观”为线索组织、整合学习内容。

(3)在“自然界中的元素”章节中,用氧化还原理论为指导,抓住以下线索探究含有相同元素的物之间的相互转化。以碳及其化合物的多样性为线索,探索碳单质及其化合物的相互转化(1);以硫及其化合物的转化为线索,探索不同价态硫元素在自然界、实验室和生产生活中的转化(2);以氮的循环为线索,探讨氮在自然界中的循环以及人类活动对氮循环的影响(3);通过从海洋中获取物质的途径,学习有关物质间的反应与转化等(4)。这样的内容组织,很好地体现了“转化观”这一化学观念。

这样的编写思路,很好地体现无机元素化合物基础知识与“元素观”、“分类观”以及“转化观”等的化学基本观念的融合与渗透,有效地帮助学生在掌握相关化学基础知识的同时,强烈感受并建立起相应的化学基本观念。

2 强调构建合理、完善的学科知识结构

化学基本观念的形成不能离开化学学科知识,学生必须在习得一定科学知识的基础上才能形成科学观念。而且学生掌握的化学学科知识结构越合理、越完善,越有助于化学基本观念的养成。

为帮助学生构建合理的学科知识结构,除第1章第1节“走进化学科学”外,其余所有章节后面都设置了一个“概括·整合”栏目。安排这个栏目的目的,正如编者在《化学1》扉页“致同学们”所述:“……在此栏目引导下建立起新旧知识之间的联系,对所学的知识与技能、过程与方法进行概括整合。”同学在完成该“概括·整合”栏目之后,就能更好地认识氧化还原反应的本质、氧化还原反应体系中各物质之间的关系、氧化还原反应和4种基本反应类型之间的关系等;同时用氧化还原反应理论指导,构建起铁及其化合物之间的转化关系、归纳出有关铁及其化合物的性质,很好地发挥化学概念原理在元素化合物学习中的指导作用。

除安排相关的“概括·整合”栏目之外,编著者在各节的“练习与活动”中,也通过精选合适的习题引导学生对相关知识进行整合。比如,《化学1》第37页安排了一道“结合所学知识,整理钠及其化合物的知识,完成下列问题(问题略)”的习题,引导学生构建“钠及其化合物”转化关系的知识网络。

值得关注的是,通过对上述栏目内容的整理和对应练习的解答,不仅很好地构建知识结构,而且学生在整理过程中,将有利于体验物质的分类及其转化关系,从而为形成“分类观”和“转化观”奠定基础。

3 创设以探究为核心的多样化活动

化学观念不能靠简单的灌输或说教来培养,它往往是在活动过程中发生、在交流合作中激荡、在反思实践中生成的。因此,化学教材应用典型事例为主题,结合具体化学知识的学习,通过“联想·质疑”、“观察·思考”、“活动·探究”、“迁移·应用”以及“概括·整合”等活动性栏目,引导学生开展以探究为核心的多样化活动,促使学生正确认识现象背后的原因和规律,从而在思想和观念上产生冲击,形成化学基本观念。如:第2章第1节中的“元素与物质”、“物质的分类”两部分内容,教材设置了“联想·质疑”(1)、“交流·研讨”(2)、“迁移·应用”(1)和“活动·探究”(1)等栏目。通过这些栏目引导学生参与有关活动,让学生在活动过程中感悟元素与物质之间的关系,并明确物质分类的标准。同时,通过实验探究活动,掌握各类物质之间的相互转化关系。通过这样的学习活动,很好地引导学生感悟并建立“元素观”和“转化观”等化学基本观念。

此外,《化学1》还注重将学习活动从课堂延伸到课外。《化学1》通过“练习与活动”或“本章自我评价”等,安排合适的活动(如完成练习、查阅资料、动手实践等),让学生在课外有关活动中感悟并建立化学基本观念。如:在第2章末尾的“本章自我评价”中设置了如下一道习题(60)“我们已经知道了许许多多的物质,如……(1)请从多个角度对这些物质进行分类,并说明你的分类标准;(2)制作物质分类的示意图,再举出一些你知道的各类别的具体物质。”这样的习题也非常有助于学生在活动过程中感悟并建立相应的化学观念。

4 重视引导学生体验知识的价值

根据《课程标准》的要求,《化学1》在元素化合物知识的处理上,将物质性质及相互转化关系的学习置于一定的社会或生活背景中,从更具有实际应用价值的层面上切入物质性质的学习。通过在一定社会或生活背景中学习化学知识,引导学生体验知识的价值,形成科学的价值观。例如,《化学1》第3章“自然界中的元素”,教材通过“自然界中碳及其化合物间的转化”和“生产和生活中碳及其化合物间的转化”来学习碳及其化合物间的转化、通过“氮在自然界中的循环”和“人类活动对自然界氮循环和环境的影响”来学习氮及其化合物间的转化、通过“自然界中不同价态硫元素间的转化”和“酸雨及其防治”等来学习硫及其化合物间的转化。这样的编制,意在引导学生思考化学能对社会生活带来什么,使学生认识物质及其转化与社会发展之间的联系。

此外,对于具体的元素化合物知识,并不仅仅呈现一些实验、一些现象、一些性质以及一些化学反应方程式,或者仅仅从化学理论的角度进行解释,而是在呈现相关知识的同时,强调从形成化学基本观念的角度引导学生进行更深入的学习和思考,深入认识知识学习的价值。例如,在介绍硫及其化合物的性质与转化内容时,在“实验室里研究不同价态硫元素间的转化”的基础上,还安排了介绍硫酸工业生产的“化学与技术”资料性栏目、“酸雨及其防治”以及介绍某些硫酸盐的用途的“身边的化学”资料性栏目等内容。这样的编排,一方面可充分体现化学知识与社会生活的密切联系,强调物质及其转化(反应)在生产、生活和社会可持续发展中的重大作用,体验知识的价值;另一方面,有利于引导学生用综合的观点学习和认识有关的物质,更加深刻地理解科学的价值、局限以及科学与社会、技术的相互联系。这样的教材编排方法,非常有利于学生形成科学的物质观和合理利用物质的意识。

5 重视精选体现某一基本观念的范例

化学基本观念和具体化学知识相比,具有一定的抽象性。因此,必须要有合适的、能有效形成主要观念的核心概念以及能形成这些核心概念的具体知识,才能有助于学生形成基本观念。为此,《化学1》重视精选范例,期望通过组织范例学习,促进化学基本观念的形成。例如,在“氧化剂和还原剂”这节教材中,教材先安排“氧化还原反应”和“氧化剂和还原剂”两部分内容,并分别设置“交流·研讨”、“活动·探究”以及“迁移·应用”等栏目,让学生通过有关学习活动,初步建立起氧化还原反应的概念等相关知识。在此基础上,教材安排了“探究铁及其化合物的氧化性和还原性”这一内容,要求学生以铁及其化合物为例,通过“活动·探究”栏目引导学生探究,从化合价升降这一氧化还原反应的角度探究物质的性质(氧化性和还原性)以及物质间的转化关系。教材设计的目标定位显然是引导学生运用氧化还原理论进行物质性质的探究,同时揭示不同价态铁元素的物质间的转化关系。通过这一典型案例的研究,不仅很好地让学生掌握氧化还原反应的概念、铁及其化合物的性质,同时,很好地让学生建构“通过氧化还原反应、认识物质的性质、实现物质间的转化”这一基本观念。

此外,《化学1》还设置了“身边的化学”、“化学与技术”、“资料在线”以及“追根溯源”等拓展性栏目,通过精选包括化学史在内的相关材料,让学生在拓展学习中形成科学态度与价值观,形成化学科学的基本观念。

 

参考文献

[1] 王磊.普通高中课程标准实验教科书·化学1(必修).济南:山东科学技术出版社,2007

[2] 王祖浩,王磊.普通高中化学课程标准(实验)解读.武汉:湖北教育出版社,2004

[3] 郑长龙.化学新教材开发与使用.北京:高等教育出版社,2003

[4] 王磊,胡久华.高中新课程必修课教与学·化学.北京:北京大学出版社,2006

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